[發(fā)明專利]協(xié)調(diào)控制方法、變頻器、勵(lì)磁設(shè)備及靜止變頻啟動(dòng)系統(tǒng)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201810359800.0
• 申請(qǐng)日: 2018-04-20
• 公開（公告）號(hào): CN108777495B
• 公開（公告）日: 2022-11-25
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 姬聯(lián)濤;付建忠;王德順;孟德霞;俞斌;梁國(guó)輝;楊波;趙上林;薛金花;韓桂剛
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 國(guó)家電網(wǎng)有限公司;中國(guó)電力科學(xué)研究院有限公司;國(guó)網(wǎng)新源控股有限公司;國(guó)網(wǎng)新源控股有限公司潘家口蓄能電廠
• 主分類號(hào): H02J3/40
• 分類號(hào): H02J3/40;H02P6/20
• 代理公司: 北京安博達(dá)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11271
• 代理人: 徐國(guó)文

本發(fā)明提供了一種協(xié)調(diào)控制方法、變頻器、勵(lì)磁設(shè)備及靜止變頻啟動(dòng)系統(tǒng)，靜止變頻啟動(dòng)系統(tǒng)包括變頻器、勵(lì)磁設(shè)備、監(jiān)控系統(tǒng)以及同期并網(wǎng)設(shè)備，能夠?qū)崿F(xiàn)變頻器與勵(lì)磁設(shè)備的協(xié)調(diào)控制，且可以根據(jù)同步電機(jī)不同運(yùn)行工況選擇不同的運(yùn)行方式，運(yùn)行方式靈活，運(yùn)行范圍廣，運(yùn)行可靠性高；本發(fā)明中同步電機(jī)在第一臨界切換點(diǎn)之前，變頻器與勵(lì)磁設(shè)備各自獨(dú)立控制，可以有效減小諧波等外部雜波對(duì)模擬量信號(hào)的干擾，提高勵(lì)磁控制的準(zhǔn)確性，進(jìn)而提高變頻器在脈沖換相階段的換相成功率，且本發(fā)明控制過程簡(jiǎn)單清晰，利于控制，可提高同步電機(jī)在自然換相階段的啟動(dòng)速率和穩(wěn)定性。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及電力電子技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種協(xié)調(diào)控制方法、變頻器、勵(lì)磁設(shè)備及靜止變頻啟動(dòng)系統(tǒng)。

背景技術(shù)

大型交流同步電機(jī)因其功率因數(shù)可調(diào)、電機(jī)效率高等優(yōu)點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于燃?xì)獍l(fā)電、抽水蓄能、大型油氣輸送等工業(yè)大功率場(chǎng)合，其運(yùn)行功率一般都在幾十至幾百兆瓦。同步電機(jī)因啟動(dòng)困難引起的大量能源消耗問題一直廣受關(guān)注。同步電機(jī)的啟動(dòng)方式可分為機(jī)械式和電氣式，機(jī)械式啟動(dòng)方式主要是采用同軸外加啟動(dòng)電機(jī)來拖動(dòng)整個(gè)機(jī)組的啟動(dòng)，電氣式啟動(dòng)方式則主要采用變頻調(diào)速方式來實(shí)現(xiàn)整個(gè)機(jī)組的啟動(dòng)。相比機(jī)械式啟動(dòng)方式電氣式啟動(dòng)方式則具有機(jī)械應(yīng)力小、方便一拖多、可滿足頻繁啟動(dòng)等優(yōu)點(diǎn)。在高壓大功率變頻領(lǐng)域，電流源型交-直-交負(fù)載換流變頻器(以下簡(jiǎn)稱變頻器)因其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、容量大、可靠性高、成本低、技術(shù)成熟等優(yōu)點(diǎn)，是目前同步電機(jī)變頻啟動(dòng)裝置的主流技術(shù)。

變頻器在啟動(dòng)同步電機(jī)過程中，為使轉(zhuǎn)子獲得最大的啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩，其控制系統(tǒng)需根據(jù)同步電機(jī)轉(zhuǎn)子的位置判定通電的定子繞組相別，從而確定應(yīng)該導(dǎo)通的晶閘管。但是在無位置傳感器的同步電機(jī)啟動(dòng)過程中，由于無法直接獲取電機(jī)轉(zhuǎn)子位置，因此需要變頻器與勵(lì)磁設(shè)備協(xié)調(diào)控制，在同步電機(jī)轉(zhuǎn)子繞子施加勵(lì)磁電流后，通過定子側(cè)的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)計(jì)算轉(zhuǎn)子位置，進(jìn)而使變頻器的相應(yīng)晶閘管觸發(fā)導(dǎo)通。現(xiàn)有技術(shù)中變頻器與勵(lì)磁設(shè)備之間接口主要純模擬量接口或純數(shù)字量接口兩種接口。在純模擬量信號(hào)接口控制中，變頻器與勵(lì)磁設(shè)備通過0～20mA模擬量信號(hào)實(shí)現(xiàn)協(xié)調(diào)控制，即在同步電機(jī)的整個(gè)啟動(dòng)過程中，變頻器根據(jù)同步電機(jī)轉(zhuǎn)速輸出0～20mA模擬控制信號(hào)給勵(lì)磁設(shè)備，勵(lì)磁設(shè)備按照該模擬量控制信號(hào)輸出對(duì)應(yīng)的直流電流給同步電機(jī)的轉(zhuǎn)子繞組，這種模擬量控制方式可以通過動(dòng)態(tài)的調(diào)節(jié)勵(lì)磁電流實(shí)現(xiàn)變頻器啟動(dòng)力矩的實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)，但是在單臺(tái)變頻器啟動(dòng)多臺(tái)同步電機(jī)的情況下，該0～20mA模擬量信號(hào)需要通過中間繼電器轉(zhuǎn)接至多臺(tái)同步電機(jī)對(duì)應(yīng)的勵(lì)磁設(shè)備，且需要在0～20mA與0～10V之間多次轉(zhuǎn)換，該0～20mA模擬量信號(hào)在長(zhǎng)距離的電纜傳輸及轉(zhuǎn)換中易受到外部信號(hào)的干擾導(dǎo)致勵(lì)磁電流異常，嚴(yán)重時(shí)將導(dǎo)致同步電機(jī)變頻啟動(dòng)失敗。在純數(shù)字量信號(hào)接口控制中，變頻器與勵(lì)磁設(shè)備之間通過高低電平信號(hào)實(shí)現(xiàn)協(xié)調(diào)控制，即在同步電機(jī)啟動(dòng)時(shí)，變頻器輸出高電平信號(hào)給勵(lì)磁設(shè)備，勵(lì)磁設(shè)備根據(jù)內(nèi)置的電流控制曲線輸出直流電流給同步電機(jī)的轉(zhuǎn)子繞組，這種數(shù)字量控制方式可以有效的避免長(zhǎng)距離傳輸過程中信號(hào)被干擾的問題，但是在同步電機(jī)的整個(gè)啟動(dòng)過程中，勵(lì)磁設(shè)備與變頻器各自獨(dú)立運(yùn)行，勵(lì)磁設(shè)備與變頻器之間沒有實(shí)時(shí)的控制信號(hào)通訊，如果勵(lì)磁電流控制信號(hào)出現(xiàn)異常，則無法實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)和校準(zhǔn)；并且在同步電機(jī)同期并網(wǎng)階段需要同期并網(wǎng)設(shè)備、勵(lì)磁設(shè)備和變頻器相配合，由于變頻器與勵(lì)磁設(shè)備之間接口主要純模擬量接口或純數(shù)字量接口，導(dǎo)致同期并網(wǎng)設(shè)備、勵(lì)磁設(shè)備和變頻器之間的協(xié)調(diào)控制過程過于復(fù)雜，不利于控制且控制效果差。

發(fā)明內(nèi)容

為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)中同期并網(wǎng)設(shè)備、勵(lì)磁設(shè)備和變頻器之間的協(xié)調(diào)控制過程過于復(fù)雜，不利于控制且控制效果差的不足，本發(fā)明提供一種協(xié)調(diào)控制方法、變頻器、勵(lì)磁設(shè)備及靜止變頻啟動(dòng)系統(tǒng)，靜止變頻啟動(dòng)系統(tǒng)包括變頻器、勵(lì)磁設(shè)備、監(jiān)控系統(tǒng)以及同期并網(wǎng)設(shè)備，監(jiān)控系統(tǒng)用于向變頻器和勵(lì)磁設(shè)備提供選擇指令和電動(dòng)工況啟動(dòng)指令并接收變頻器和勵(lì)磁設(shè)備返回的確認(rèn)信息和電動(dòng)工況啟動(dòng)就緒信號(hào)，同期并網(wǎng)設(shè)備用于接收變頻器發(fā)送的并網(wǎng)請(qǐng)求指令并分別發(fā)送勵(lì)磁調(diào)節(jié)信號(hào)和轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)信號(hào)給勵(lì)磁設(shè)備和變頻器進(jìn)而實(shí)現(xiàn)同步電機(jī)并網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)變頻器與勵(lì)磁設(shè)備的協(xié)調(diào)控制，且控制過程簡(jiǎn)單清晰，利于控制。

為了實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明采取如下技術(shù)方案：

一方面，本發(fā)明提供一種變頻器與勵(lì)磁設(shè)備的協(xié)調(diào)控制方法，包括：